<p class="ql-block" style="text-align:center;"><span style="font-size:20px;"> 埃拉托色尼（Eratosthenes，公元前276-194）</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">埃拉托色尼的名字对大多数亚洲人来说是陌生的，但在西方国家，他的知名度很高：古希腊数学家、天文学家、地理学家、历史学家、诗人，人们认为他是改变历史的重要人物之一。</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">埃拉托色尼出生于昔兰尼（现在的利比亚），并在那里渡过青年时代，学习实际技能与社会实践，以及阅读、写作、数学、诗歌和音乐。后来，埃拉托色尼去雅典深造。毕业后成为亚历山大图书馆的图书管理员，后任图书馆馆长。期间，发表过天文学、数学、地理学、哲学和诗歌方面的作品。虽然他博学多才，受人尊重，但还算不上当时最优秀的学者，因此用希腊文第二个字母Beta作为他的昵称。埃拉托色尼的好朋友之一是阿基米德，他们一起在数学和科学领域做出卓越的贡献。公元前255年，埃拉托色尼发明了浑天仪。他研究天体的圆周运动，根据太阳高度角计算出地球的大约周长。</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">在埃拉托色尼之前，公元前500年，毕达哥拉斯（Pythagoras）提出了地球的概念，亚里多士德（Aristotle）以物理证据说明了地球是圆形的，他的论据包括：海上航行中，船体总是比船帆和桅杆先消失；发生月食时，地球在月亮上的阴影是圆的；在不同地方可看到不同的星体。而埃拉托色尼则通过科学方法进一步验证了地球形状和大小。</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">公元前240年，埃拉托色尼了解到，位于北回归线附近的古埃及城市斯温尼特（在古希腊被称为赛尼（Syene），现在埃及东南部的阿斯旺），夏至的中午，太阳会出现在天顶，光线直射。因为有人曾告诉过他一个有趣的现象，那里有口深井，每到夏至正午，阳光会照到井底而没有任何遮挡。而同一时刻，亚历山大的太阳光线却不是直射地面的。假设地球是圆形的，那么，这两地相对对于地球中心肯定是存在一个角度，在一个圆周面上这样的角为圆心角。</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">根据计算公式，知道了一个圆的某一弧段长和圆心角，即可计算出圆周长。于是，在亚历山大夏至正午时，他用日晷测量太阳入射光线与地平面的夹角（太阳高度角），发现两地太阳入射光线与当地垂线方向的夹角（天顶角）为7°12'，即360°圆周的1/50。两个地点与地心连线的夹角（地心角，在圆面上称圆心角）是对等关系。因为亚历山大在赛尼北方，两地的经线弧长必然是地球周长的1/50，或者说7°12'/360°。 </span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">埃拉托色尼的方法也可用放大了的下图这样理解，在赛尼，太阳在人的头顶，竖起来的木杆（相当于井筒）没有阴影；在亚历山大，木杆阴影有一定的长度，绘出三角形，算出木杆与太阳光线的夹角为7°12'。现在有的中小学校要求学生做测量木杆阴影的实验，验证太阳与时间的关系。</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">还需要知道赛尼和亚历山大间的实际距离（弧长），才能算出地球的概略周长。而那时还没有测量远距离两地点间长度的手段，于是通过观察骆驼长途行走的速度和时间，计算出两地间的距离约为5000斯塔德（Stadia），斯塔德是古希腊的长度单位。埃拉托斯特尼由此算出，圆周1°度的实地长度接近700斯塔德，那么，360°就等于252 000斯塔德。1斯塔德长度各国长度不同，有157、176、185米不等，如果采纳埃及的1斯塔德=157.5米，则地球周长39 690千米，与现今地球周长（40 030千米）仅存在1％的误差。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;">亚历山大距赛尼（阿斯旺）</p><p class="ql-block" style="text-align:center;"><span style="font-size:20px;">约800公里</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">通过测量经线弧长求地球周长，是古代研究地球大小的基本方法。我在另一篇文章“斯特鲁维大地测量弧”中，描述的是近现代测量地球大小的方法。科学技术在不断积累和逐步发展，先前各种尝试取得的成就不可磨灭。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">埃拉托斯特尼对地理学的贡献还包括：测量出地球至月球、地球至太阳的的距离；编绘了从尼罗河河口至今苏丹喀土穆的地图，以及包含地球上已知地理范围的世界地图。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><span style="font-size:20px;">埃拉托斯特尼的世界地图（19世纪重绘），除了地中海，其他地方还是接近未知的</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">2005年9月，美国出版的《物理学世界》刊登了历史上排名前10位的最美科学实验（Science's 10 Most Beautiful Experiments），按评选得票多少排序，其中第7项为“埃拉托色尼测量地球的周长”（Eratosthenes' measurement of the Earth's circumference）。为什么用“最美”，有评论认为是实验的简单性或单纯性，即把科学归结为个人头脑与神秘事物的斗争。这10项实验主要是个人、最多涉及几个助手，在桌面上进行，不涉及比计算尺还强的计算能力，在这种简单的背景下，却解决了具有里程碑意义的、根本性的科学问题。</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">10项最美科学实验是</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">1.托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉实验</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">2.伽利略的自由落体实验</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">3.密立根的油滴实验</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">4.牛顿的棱镜色散实验</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">5.托马斯·杨的光干涉实验</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">6.卡文迪什扭秤实验</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">7.埃拉托色尼测量地球圆周长</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">8.伽利略的加速度实验</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">9.卢瑟福发现核子实验</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">10.傅科钟摆证明地球自转</span></p><p class="ql-block" style="text-align:center;">(文字：一雨；图片：部分自Eratosthenes, The Measurement of the Earth's Circumference）</p><p class="ql-block" style="text-align:center;"><br></p><p class="ql-block" style="text-align:center;"><br></p><p class="ql-block"><a href="https://www.meipian.cn/44l21zt4" target="_blank">世界文化遗产——斯特鲁维大地测量弧</a></p>